点支式玻璃建筑中铸铝支承件的简化设计方法

在点支式玻璃建筑中可以采用自重轻,比强度高的铸铝支承件代替不锈钢支承件。通过对铸铝支承件的承载性能试验研究和弹塑性有限元分析,得到了铸铝支承件的肢端屈服荷载和承载性能,但仍没有承载力的简化设计公式提出。利用经过试验研究验证可靠的有限元模型进行弹性有限元分析,研究支承件在不同受力状态下的应力分布,与由材料力学提出的理论方法比较。分析给出了各支承件的应力集中系数与简化的承载力设计方法。简化计算公式与试验研究、有限元分析结果比较表明,简化公式具有良好的适用性,而且考虑到铸铝支承件的脆性破坏形式而预留了一定的安全储备,能够为铸铝支承件的合理设计提供依据。     

不锈钢结构的应用和研究现状

随着碳素钢在建筑结构中的大规模应用,一些缺陷也逐渐暴露出来,如抗腐蚀性能差、耐久性不足、维护费用高等。而不锈钢材料具有良好的耐腐蚀性能和耐久性,使建筑结构安全可靠、结实耐久,具有极佳的应用和研究前景。与碳素钢材料性能的显著区别使不锈钢结构设计需要专门的研究,但目前国内相关研究工作开展严重滞后,阻碍了不锈钢结构的应用,不利于可持续发展。通过简要介绍不锈钢材料的类型和特点,对近年来不锈钢结构的应用和研究现状进行总结,阐述国内外不锈钢相关规范以及不锈钢结构的设计方法,最后展望和探讨不锈钢结构的应用研究前景。     

不锈钢筋混凝土初探及应用前景

普通钢筋混凝土存在耐久性问题,影响结构使用寿命和安全,可以采用不锈钢筋替代普通的碳素钢筋,提高结构的耐久性和设计使用年限。亟待开展不锈钢筋混凝土的试验研究与理论分析,探究各方面的性能,促进其在建筑工程中的应用。根据现有的工程实例对不锈钢筋混凝土的应用进行了总结;借鉴普通钢筋混凝土结构的研究思路,对不锈钢筋混凝土的特性和存在的问题进行了探讨。不锈钢筋混凝土优良的耐久性为其提供了广阔的应用平台,展示了良好的应用潜力。     

铝合金工形截面短柱轴压局部稳定试验研究

为研究铝合金工形截面轴压构件的局部稳定性能,对15根工程中常用大截面铝合金6061-T6和6063-T5轴压短柱试件进行试验研究,并对12组48个材性试样进行拉伸试验。研究了材料的力学性能、试件的局部几何初始缺陷、变形性能、局部屈曲荷载、轴压承载力等,并将试验结果与各国规范中设计方法计算结果进行对比。试验结果表明：铝合金6061-T6强度与普通钢材相当,但延性较差;铝合金挤压型材的局部几何初始缺陷很小,远小于规范中给定数值;板件宽厚比越大,局部屈曲发生越早,破坏时材料的强度越得不到充分发挥,但是局部屈曲后材料强度仍有较大的提高;翼缘和腹板之间存在相互作用;中国规范、欧洲规范、美国规范和澳大利亚/新西兰规范均低估了试件的轴压承载力,其中美国规范计算结果与试验结果最接近。因此,对于板件宽厚比大的试件,应充分利用其屈曲后强度,各国规范得到的承载力计算结果均较保守。     

弯剪共同作用下不锈钢薄腹梁承载性能试验研究

为研究不锈钢薄腹梁在弯矩和剪力共同作用下的承载性能,进行了6根焊接工字形截面不锈钢梁的试验研究。结果表明,所有梁试件的破坏形态为结合了腹板剪切屈曲和受压区板件局部鼓曲的弯剪联合屈曲。建立精细有限元数值模型对试验过程进行模拟,同时考虑了不锈钢材料、几何双非线性,局部几何初始缺陷和焊接残余应力的影响。基于得出的试验和有限元分析结果,对我国《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中考虑腹板屈曲后强度的梁弯剪相关计算方法进行评估。分析表明：当梁的极限承载力受剪切控制时,腹板正则化宽厚比较大时的规范计算承载力偏于保守,而正则化宽厚比较小时的计算承载力与试验和有限元分析结果较为接近;当梁的极限承载力由弯剪共同作用控制时,规范中公式的承载力计算值偏于安全。总体而言,GB 50017—2017的计算方法可以直接应用于计算不锈钢焊接截面梁在弯剪共同作用下的极限承载力。     

黄石奥体中心体育场铸钢节点受力性能试验研究

黄石奥体中心体育馆钢结构罩蓬采用了树状支撑铸钢节点,为考察其在最不利设计工况下的受力性能,对树状支撑铸钢节点进行了足尺试验研究和非线性有限元分析。试验结果表明,在1.3倍设计荷载工况作用下,节点处于弹性状态,卸载后没有明显残余变形。有限元分析结果与试验结果吻合良好,弹塑性有限元分析得到的铸钢节点极限承载力满足《铸钢节点应用技术规程》中的相关要求,该铸钢节点具有较高的强度储备。分析了轴力与弯矩共同作用下铸钢空心球节点的应力分布规律,可为铸钢空心球节点的设计提供参考。     

铝合金板件的受压屈曲分析

针对铝合金受压及受弯构件中可能出现的局部屈曲,采用有限元方法研究了铝合金受压板件的稳定性.对国外现行规范中的设计方法进行了介绍,并对比了国外文献中的试验结果与有限元计算结果,以验证有限元方法在研究铝板受压屈曲问题上的适用性.基于有限元方法分析了影响铝板受压屈曲的各种因素,最后根据有限元的计算结果给出了铝板受压屈曲的临界宽厚比限值.分析结果表明:控制宽厚比可以有效地防止铝合金受压板件发生局部屈曲,而且所提出的板件宽厚比限值适用于铝合金受压板件的设计.     

双曲面钢结构冷却塔的结构选型和节点受力分析

针对某大型双曲面钢结构冷却塔工程,采用棋盘式四角锥双层网壳、正交正放四角锥双层网壳和交叉桁架双层网壳3种不同结构体系进行方案比选。结果表明:棋盘式四角锥体系较其他两种结构体系用钢量少,稳定性能更好;通过对15个不同厚度和网格尺寸的棋盘式体系的冷却塔模型进行对比分析,得出了网壳厚度和网格尺寸对结构用钢量和稳定性能的影响规律;选取冷却塔上受力较复杂的节点,采用有限元方法分析其承载力,建议按节点承载力不低于构件承载力的原则对节点采取加强措施。     

正弦波纹钢骨混凝土梁受弯性能研究

为解决普通钢筋混凝土电力管道的电磁屏蔽问题,提出一种新型正弦波纹钢骨混凝土圆管。将圆管顶部受弯段作为研究对象,设计并制作了12根梁试件,开展了三点受弯加载试验。通过试验得到了梁试件的弯矩-挠度关系和破坏形态,试验结果表明梁受弯承载力与波纹钢骨的波长和波高呈反比,且与波纹钢骨的位置有关。采用ABAQUS建立了考虑波纹钢骨材料力学性能和混凝土损伤的精细数值模型,对波纹钢骨混凝土梁的受弯性能进行模拟,有限元分析得到的梁破坏形态和受弯承载力与试验结果吻合良好,验证了有限元模型的准确性。     

结合卓越工程师计划的钢结构课程设计教学探索

钢结构课程设计是土木工程本科教学中的重要设计训练环节,着重培养学生运用钢结构基本理论解决工程设计问题的能力。文章结合"卓越工程师教育培养计划",在考虑当前钢结构发展形势的情况下对钢结构课程设计的教学内容、教学组织和设计题目开展了改革探索,同时对教学指导环节进行了探讨。